一种基于电磁吸附的爬壁机器人的设计与研究

发布时间：2021-05-12 01:35

　　该课题以罐体、船舶类等大型金属设备的除锈、打磨、焊接为背景,针对传统人工作业所面临的环境恶劣、危险性大、效率低等问题,提出了一种基于电磁吸附的直线型足式爬壁机器人整体结构,并完成了机构创新设计、运动学分析、动作协调和作业可实现性分析。在对机器人吸附方式、行走方式和驱动方式进行分析和选择的基础上,提出了爬壁机器人的整体设计方案。根据机构设计原则,完成了各部分组件的结构设计,确定了相关构件的具体尺寸参数。利用SolidWorks软件绘制了机器人三维模型,分析了机器人在爬行过程中腿部机构的动作原理。建立了腿部等效平面机构简图,对相关构件进行了速度、加速度等运动学分析,得出腿部机构的位置正解与反解方程。建立了机构输入与输出雅可比矩阵方程,采用Gosselin和Angeles的研究方法分析了腿部并联机构在运动过程中可能产生的奇异位形。以保证机器人行走运动稳定性和协调性为原则,基于高次多项式规律对机器人腿部运动进行了轨迹规划,建立了前、后两滑块速度、加速度随时间变化的函数方程,并用Matlab对两滑块进行了运动学仿真分析。建立了机器人运动的稳定平面,通过分析机器人重心投影点与稳定平面之间的相对位置... 

【文章来源】：华北理工大学河北省

【文章页数】：60 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题的来源和意义
    1.2 国外研究现状
    1.3 国内研究现状
    1.4 课题的研究目的和内容
第2章 爬壁机器人整体方案的设计
    2.1 关键技术选择
        2.1.1 移动方式
        2.1.2 吸附方式
        2.1.3 驱动方式
    2.2 整体结构设计
        2.2.1 传动机构
        2.2.2 行走结构
        2.2.3 吸附装置
    2.3 小结
第3章 机器人的运动学及奇异性分析
    3.1 腿部机构自由度分析
    3.2 运动学分析
        3.2.1 运动学分析概述
        3.2.2 位置正解
        3.2.3 位置反解
        3.2.4 速度和加速度分析
    3.3 机构的奇异性分析
        3.3.1 奇异性原理及研究方法
        3.3.2 腿部机构的奇异性分析
    3.4 小结
第4章 机器人的运动过程规划
    4.1 构件常见的运动规律
    4.2 基于高次多项式规律的运动过程规划
        4.2.1 拉杆与足部、丝杠之间转角的规划
        4.2.2 滑块相对本体框架的运动规划
    4.3 小结
第5章 机器人的力学特性分析
    5.1 稳定性分析
        5.1.1 稳定平面分析
        5.1.2 影响稳定性的因素
        5.1.3 增强稳定性的方法
    5.2 机器人的吸附力分析
        5.2.1 抗滑落分析
        5.2.2 抗倾覆分析
    5.3 小结
结论
参考文献
致谢
在学期间研究成果



本文编号：3182472